原位偏压下铁电铪锆氧化物纳米晶的结构演化路径
材料科学
2024-09-18 v1
摘要
萤石型 HfO2 基铁电（FE）氧化物因其与硅工艺的兼容性和高密度集成的潜力，重新点燃了人们对铁电存储器的兴趣。铁电器件的极化特性由亚稳态畴结构演化的动力学所决定。为编码和存储而进行的铁电器件设计需要全面理解其内部结构演化。在此，我们通过在球差校正透射电子显微镜内对 TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN 电容器进行原位偏压实验，并结合理论计算，展示了通过瞬态极性正交（O）-Pmn21 类构型的畴结构演化过程。此外，我们直接证明了非铁电 O-Pbca 相在电场下转变为铁电 O-Pca21 相，且铁电相的极化轴通过铁弹转变向偏压方向对齐，从而增强了铁电极化。然而，随着循环的进一步进行，极化轴坍塌，导致铁电性能退化。这些关于电场循环下复杂结构演化路径的新见解，有助于优化和设计基于 HfO2 的铁电存储器件。
引用
@article{arxiv.2409.11217,
title = {Structure evolution path of ferroelectric hafnium zirconium oxide nanocrystals under in-situ biasing},
author = {Yunzhe Zheng and Heng Yu and Tianjiao Xin and Kan-Hao Xue and Yilin Xu and Zhaomeng Gao and Cheng Liu and Qiwendong Zhao and Yonghui Zheng and Xiangshui Miao and Yan Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.11217},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 4 figures for the main text